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Perfectionnements aux broyeurs - pulvérisateurs.
Demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique en faveur de
MM. E.G.BAILEY, R.M. HARDGROVE & P.R. CASSIDY du 21 Mai 1932.
La présente invention concerne un broyeur-pulvérisa- teur du type à organes broyeurs roulants servant à pulvéri- ser des matières minérales telles que le calcaire, le char- bon etc.
Généralement, dans les pulvérisateurs de ce type ali- mentés par gravité et force centrifuge, les organes broyeurs roulants, lorsqu'ils sont disposés en rangées concentriques, ont tous la même grosseur, et dans le cas où les organes broyeurs d'une rangée sont plus gros que ceux d'autres ran- gées, on dispose généralement ces rangées les unes au-dessus ()des autres.
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Toutefois, dans le pulvérisateur suivant la présente invention, qui est à plusieurs étages et comprend des rangées concentriques d'organes broyeurs roulants, les organes les plus volumineux et, par conséquent, les plus lourds, consti- tuent la rangée intérieure, ce qui a pour résultat de rédui- re au minimum l'effet de la force centrifuge et de façon appréciable la puissance nécessaire pour actionner l'appa- reil.
D'autre part, on introduit la matière à pulvériser dans la zône délimitée par la rangée intérieure d'organes broyeurs les plus volumineux, de sorte que la force centri- fuge des morceaux lourds et grossiers est moindre au moment où ils viennent en contact avec ces organes, et ils ne peu- vent être lancés à travers les interstices séparant ceux-ci sans avoir été soumis à leur action, comme cela pourrait autrement se produire du fait que de gros organes roulants, des boulets par exemple, présentent entre eux des intersti- ces plus grands que ceux d'une rangée de boulets plus petits.
En outre, en disposant de gros organes broyeurs rou- lants dans la zône où la matière à pulvériser subit son broyage initial, on place à un endroit spécialement avanta- geux un type d'organe tout-à-fait approprié au broyage des particules grossières amenées dans le pulvérisateur, du fait que ces gros boulets, par l'effet de leur roulement, sont capables d'entraîner dans leur zône de broyage un morceau plus gros que ne le peuvent des boulets plus petits.
Une autre caractéristique de l'invention réside en ce qu'en disposant les boulets en plusieurs rangées, et en plaçant les boulets plus petits vers l'extérieur, on réalise un effet d'étranglement susceptible de retarder la matière dans son passage à travers le pulvérisateur, et de contribuer
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ainsi à uniformiser l'alimentation et la finesse du produit.
En outre, le pulvérisateur suivant l'invention com- porte une !!fente à rebords", c'est-à-dire une fente périphé- rique abritée par des rebords réglables destinés à empêcher que la matière ne s'y entasse ou ne l'obstrue, constituée par des éléments annulaires imbriqués, c'est-à-dire qui se recouvrent mutuellement et son disposés de manière non seu- lement à régler le passage de la matière à travers la fente mais à empêcher que cette matière ne s'accumule entre les étages de broyage. On peut régler cette fente à rebords pendant la marche du pulvérisateur, et déterminer ainsi la finesse de la matière passant d'un étage de broyage au sui- vant.
Sur les dessins annexés, représentant à titre d'exem- ple un mode de réalisation de l'invention:
Fig. 1 est une élévation de coté, en coupe, d'un ap- pareil pulvérisateur,
Fig. 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, montrant les organes de la fente à rebords,
Fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2, montrant toutefois une fente dont les rebords sont imbriqués davantage,
Fig. 4 est une coupe horizontale en plan, suivant la ligne 4-4 de fig. 1,
Fig. 5 est une élévation de côté d'un moulin broyeur travaillant en cycle fermé, comprenant le pulvérisateur sui- vant la présente invention.
Le pulvérisateur représenté sur les dessins est du type qu'on peut intercaler dans le circuit fermé d'un mou- lin broyeur, comme on l'expliquera par la suite.
Il comprend une enveloppe 11 contenant plusieurs an- neaux de broyage dont l'un, indiqué en 12, est rotatif et @
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présente sur sa face supérieure des voies de roulement 13, 14 pour boulets, qu'on appellera ci-après les voies de rou- lement intérieure et extérieure, respectivement.
La grosseur des organes de broyage roulants, consis- tant dans ce cas en rangées de boulets 15,16, diffère d'une rangée à l'autre, les boulets circulant sur la voie de rou- lement intérieure 13 étant les plus gros, pour des motifs qui seront expliqués. A chaque rangée de boulets broyeurs 15, 16 correspond un anneau, l'anneau indiqué en 17 coopérant avec la rangée intérieure de boulets 15, tandis que l'anneau 18 coopère avec les boulets de la rangée extérieure 16.
Ces anneaux de broyage 17, 18 sont fixes, l'anneau 18 étant empêché de tourner par une patte 18a accrochée à une patte lla solidaire de l'enveloppe 11, tandis que l'an- neau de broyage 17 est empêché de tourner par ses pattes 17 s'accrochant aux pattes 18b solidaires de l'anneau de broya- ge 18. Ces pattes étant en prise les unes avec les autres à glissement, les anneaux de broyage 17,18 peuvent se dépla- cer par rapport l'un à l'autre et à l'enveloppe dans le sens vertical.
Chaque anneau de broyage est pressé sur les boulets ou organes avec lesquels il coopère, par des dispositifs de poussée élastiques comprenant un jeu de ressorts 19 portant contre l'anneau intérieur de broyage 17, et un jeu de res- sorts de compression analogues 20, agissant sur l'anneau de broyage extérieur 18. Des dispositifs sont prévus pour per- mettre de régler séparément la poussée de chacun des ressorts 19, 20, ces dispositifs étant représentés sur les dessins par les boulons 19', 20' respectivement.
Le fait de'munir d'un jeu de ressorts séparé chaque
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anneau de broyage permet.qu'un morceau d'une substance dure ou impossible à broyer passe sous un ou plusieurs boulets d'une même rangée, sans nuire au fonctionnement de l'autre rangée de boulets.
Sous l'anneau de broyage rotatif 12 se trouve une seconde rangée circulaire de boulets broyeurs 21, de plus petit diamètre que les boulets de la rangée intérieure dé- crite ci-dessus, portés par un anneau de broyage inférieur 22 fixe par rapport au restant du pulvérisateur et situé de manière que toute la poussée des ressorts 19, 20 lui soit transmise par l'intermédiaire des anneaux de broyage supé- rieurs 17, 18,de leurs rangées de boulets 15, 16 respectifs., de l'anneau rotatif 12 et de la rangée inférieure de boulets 21. Le pulvérisateur tout entier est donc construit de ma- nière que lorsqu'on modifie la poussée des ressorts 19, 20, cette variation de pression soit transmise à tous ses or- ganes et qu'on puisse, de la sorte, aisément régler l'appa- reil suivant le degré de dureté de la matière à pulvériser.
L'anneau de broyage rotatif intermédiaire 12 est mis en rotation par un arbre vertical 23, porté par une crapau- dine 23'. Sur cet arbre vertical 23 est claveté un châssis 37 qui tourne avec lui et dont une ou plusieurs pattes 37a coopérent avec une ou plusieurs pattes 12a de l'anneau de broyage intermédiaire 12 pour faire tourner ce dernier, tout en permettant aux organes de se déplacer les uns par rapport aux autres et de s'adapter ainsi aux morceaux de différente grosseur passant sous les boulets 21 lorsque le pulvérisa-- teur est en action.
On voit que cette disposition permet à l'anneau de broyage-rotatif 12 de "flotter" verticalement sans trans-
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mettre, en théorie, aucune poussée à l'arbre vertical 23.
Un engrenage 24, monté sur l'arbre vertical 23, engrène avec un engrenage 25 monté sur un arbre de renvoi 26 por- tant un engrenage conique 27. L'engrenage conique 27 de l'arbre de renvoi 26 engrène à son tour avec un deuxième engrenage conique 28 monté sur un arbre moteur 29, ce der- nier commandant donc l'arbre 23 par l'intermédiaire de l'ar- bre 29. Cette réalisation particulière de la commande ne fait pas partie de l'invention. On peut lui substituer toute autre commande convenable et on ne la décrira donc pas plus en détail, mais elle doit naturellement comporter des pa- liers anti-friction pour les engrenages et les arbres.
La matière à broyer peut être contenue dans une tré- mie 30 située au-dessus de l'appareil, et descendre de cet- te trémie par tout dispositif convenable, par exemple par la goulotte 31 représentée aux dessins, et un distributeur- peseur 31'. Cette goulotte 31 peut également comporter un mécanisme d'alimentation réglable disposé entre la trémie 30 et le moulin, l'extrémité de la partie horizontale 31 se prolongeant en pente, et pénétrant dans le sommet du pulvérisateur où la matière tombe sur un organe à surface conique 32, disposé au centre des anneaux de broyage et des rangées de boulets 15,16.
L'organe à face supérieure conique 32, porté par l'anneau de broyage rotatif 12, com- porte une nervure 33 faisant saillie vers le haut, laquel- le aide la matière à avancer sous la rangée intérieure de boulets broyeurs 15, l'empêche de s'accumuler et favorise l'effet centrifuge,'én refoulant la matière vers ces gros boulets et entre ceux-ci.
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Le premier étage ou phase de broyage s'opère entre @ la rangée intérieure de boulets broyeurs 15 et sa voie de roulement complémentaire 13, la pression étant réglée par la poussée des ressorts 19 sur l'anneau de broyage 17. Ainsi qu'on l'a dit ci-dessus, les boulets 15 sont les plus gros, la théorie sur laquelle cette disposition se base étant que, ces boulets se trouvant plus près du centre du pulvérisateur, la force centrifuge agissant sur eux est moindre que ce ne serait autrement le cas, et qu'en raison de leur grosseur et de leur poids, il est avantageux de les situer là où la force centrifuge agit le moins sur eux, ce qui permet de ré- duire sensiblement la puissance requise pour actionner l'appa- reil.
D'autre part, il est avantageux que la matière pénétrant dans l'appareil rencontre en premier lieu les gros boulets, ceux-ci pouvant mieux assimiler les gros morceaux du fait qu'ils sont séparés par de plus grands interstices. En péné- trant dans l'appareil, les gros morceaux de matière sont ai- sément projetés entre les gros boulets sous l'action de la force centrifuge etde la nervure 33, le grand angle exis- tant entre le boulet et la surface de sa voie de roulement permettant un écrasement beaucoup plus efficace de ces mor- ceaux que ce ne serait le cas avec des petits boulets.
En outre, la force centrifuge, moindre en cet endroit, ne tend pas à déplacer les particules lourdes au point de les sous- traire à l'action des boulets 15 avant que ceux-ci ne les aient réduites à une dimension les rendant convenables pour les phases suivantes, au cours desquelles on utilise des boulets plus petits.
La matière ainsi broyée par les gros boulets passe ensuite de bas en haut à une vitesse accrue, en raison du
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diamètre plus grand de l'anneau 12 avec lequel elle vient en contact, et pénètre sous la rangée de boulets plus petits 16, roulant sur la voie de broyage 14. La matière est broyée de nouveau sous ces boulets 16, soumis au poids de l'anneau 18 ainsi qu'à la poussée des ressorts 20, cette rangée de petits boulets ralentissant toutefois la matière qui passe par les interstices des boulets plus grands, et prolongeant ainsi la première phase de broyage au delà de la durée qu'elle aurait autrement. La matière se trouve ainsi réduite davan- tage.
Le bord extérieur de l'anneau de broyage rotatif 12 possède une bague présentant une fente à rebords 34 qui com- porte un élément surplombant, comme c'est représenté, lequel est garni d'une matière résistant à l'usure et coopère avec un second rebord latéral 35, faisant saillie vers l'intérieur et garni également de matière résistant à l'abrasion. Entre ces deux reboros imbriqués subsiste une fente dont on peut régler la largeur, en soulevant ou abaissant le rebord 35 par rapport à la bague 34 à l'aide des dispositifs de réglage à vis 35a.
La matière broyée en premier lieu par les gros bou- lets 16 et pulvérisée ensuite par les plus petits boulets 16, se trouve retardée dans la chambre située au-dessus des rebords 34,35. Il se produit également en cet endroit un effet d'étran- glement, et seule la matière passant petit à petit à travers la fente située entre les rebords pénètre dans la phase de pulvérisation suivante qu'assurent les boulets 21 et l'anneau fixe 22.
Cet effet d'étranglement produit par la fente à rebords retarde suffisamment l'avancement de la matière pour assurer l'uniformité du prbduit, tout en donnant de meilleurs résul- tats qu'une simple fente sans éléments imbriqués, du fait que
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l'organe surplombant provoque une certaine agitation de la matière contenue dans la chambre située au dessus des rebords 34,35 et la maintient à l'état meuble., alors qu'elle se tas- se lorsqu'on utilise des bagues unies ordinaires.
La matière ayant traversé la rangée de boulets broyeurs 21 et ayant ainsi été soumise à une troisième opé- ration de pulvérisation, sous une pression dépassant le dou- ble de celle agissant sur les organes broyeurs précédents, s'achemine vers l'intérieur, tombe à travers une ouverture annulaire 36 comprise entre l'anneau de broyage inférieur 22 et le châssis tournant 37, et est balayée hors de l'appareil par des racloirs 39, lesquels lui impriment un mouvement centrifuge et la lancent dans la goulotte 40.
De ce qui précède, il ressort qu'au cours des pha- ses de broyage successives sous les deux rangées de boulets broyeurs disposées côte-à-côte, le sens général de déplace- ment de la matière est radial par rapport au pulvérisateur, puis de haut en bas à travers la fente d'étranglement à rebords, et ensuite radial, vers l'intérieur de la troisième rangée de boulets broyeurs. Au cours de cette dernière phase de pulvérisation, la force centrifuge tend donc à retarder encore davantage la progression des particules à travers l'ap- pareil, ce qui contribue sensiblement à augmenter la finesse du produit.
La goulotte 40 peut, comme c'est représenté sur la Fig. 5, diriger la matière pulvérisée vers un transporteur à godets 41, qui l'élève à son tour vers une deuxième goulotte 42 destinée à la décharger dans un séparateur mécanique 43 dont le fond 44 forme trémie. Après séparation des matières grossières de celles finement divisées, ces dernières arri- vent dans la trémie 44, d'où on peut les diriger par un cou-
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loir incliné 45 vers un dispositif transporteur convenable 46, représenté sous la forme d'une pompe Fuller-Kinyon. La ma- tière grossièrement broyée est ramenée par un conduit 47 dans le pulvérisateur, où elle est traitée de nouveau.
Ce mode de réalisation permet de soumettre la matiè- re à un plus grand nombre de broyages que ce n'a été le cas jusqu'à présent, et de retarder sa progression à travers l'ap- pareil par l'action normale des organes dont il est constitué.
C'est ainsi, par exemple, qu'on étrangle l'écoulement de la matière à travers les grands interstices séparant les boulets de fort calibre en situant les boulets plus petits à l'exté- rieur de ceux-ci, qu'on retarde, au point de vue de la force centrifuge, les grosses particules de matière, destinées à être broyées pour la première fois dans la zone où la force centrifuge est le plus faible, qu'on ralentit encore la pro- gression de cette matière déjà moulue deux fois, en la fai- sant avancer de l'extérieur vers l'intérieur tout en la main - tenant à l'état meuble, à l'aide d'une fente à rebords, et en utilisant la force centrifuge pour enralentir la progres- sion au cours de cette troisième phase de pulvérisation, par le fait que la matière est déplacée à l'encontre de cette for- ce.
Tout ceci a pour résultat de procurer un produit moulu finement et uniformément, contenant un pourcentage minimum de particules grossières, à l'aide d'un appareil dont la disposition nécessite un minimum de pression de broyage, et dont les organes pesants sont soumis à une force centrifuge aussi faible que possible au cours du travail. Il en résul- te une disposition des organes broyeurs susceptible de réduire au mini@um la puissance consommée par tonne de matière trattée, ainsi que le brou Sèment, le bruit et l'usure.